Question

下表是某电辅式太阳能热水器的部分参数，夏天用温度为20℃的水将保温桶充满．假设热水器接收到的太阳能有50%被水吸收，在最好的日光充分照射下，试求：

保温桶容积（L）		150
采光面积（m^2）		2.5
水温（℃）	夏天	45～90
	冬天	40～60
电热管			220V   2000W

（1）当水温恰好达到最高时，需要多少太阳能？
（2）若晚间无阳光时用电热管加热，达到同样要求，在电热管不计热量损失的情况下需热多长时间？
（3）请简要说出一条太阳能热水器的优点．

Answer

（1）先利用密度公式m=ρV求出水的质量，再根据吸热公式Q吸=Cm（t-t）求出水吸收的热量；再根据热水器接收到的太阳的效率计算太阳能热水器吸收的太阳能．
（2）若晚间无阳光时用电热管加热，达到同样要求，即利用电热管将保温桶里的水温度由20℃升高到90℃时，电热管需加热需多长时间．
（3）比较太阳能热水器与普通的电热水器、煤气热水器的不同，可知太阳能热水器的优点．
【解析】
（1）保温箱充满水时：
水的质量m=ρ水V=1.0×103kg/m3×150×10-3m3=150kg；
当最好的日光充分照射下，水温达到最高值，t=90℃，
∴Q吸=C水m（t-t）=4.2×103J/（kg•℃）×150kg×（90℃-20℃）=4.41×107J；
∵太阳能有50%被水吸收；
∴；
答：在最好的日光充分照射下，当水温恰好达到最高时，需要吸收8.82×107J的太阳能．
（2）若晚间无阳光时用电热管加热，达到同样要求，不计热量损失时；即：Q吸=Q电；
又∵Q电=Pt；
∴；
答：若晚间无阳光时用电热管加热，达到同样要求，在电热管不计热量损失的情况下需加热6.125小时．
（3）普通的电热水器需消耗电能，煤气热水器需消耗煤气、燃烧时会产生废气污染空气，而太阳能热水器都避免这些，具有节能、无污染、环保、高效利用太阳能．
答：太阳能热水器的优点是：节能、无污染、环保、高效利用太阳能．